KR930008311B1 - 센스 앰프의 출력 제어회로 - Google Patents

센스 앰프의 출력 제어회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

센스 앰프의 출력 제어회로
제 1 도는 반도체 메모리 장치의 개략적인 블럭도.
제 2 도는 종래의 센스 앰프의 출력을 제어하는 방법을 보여주는 회로도.
제 3 도는 본 발명의 회로도.
제 4a 도는 제 3 도의 XNOR 게이트의 내부회로도이고 제 4b 도는 XNOR 게이트 진리표.
제 5 도는 본 발명에 따른 동작 타이밍도.
본 발명은 반도체 메모리 장치의 센스 앰프에 관한 것으로, 특히 센스 앰프의 출력을 제어하며 센스 앰프의 동작을 최적화시킬 수 있는 회로에 관한 것이다.
반도체 메모리 장치는 그 구성상에 있어서 크게 정보를 기억하는 부분(메모리 셀군), 지정된 장소에 정보를 선택적으로 저장하거나 읽어내도록 하는 선택부분(디코더 등), 입출력되는 정보의 신호상태를 감지하는 부분(센스 앰프 등), 그리고 정보가 통과하는 부분(데이타 버스 등)으로 이루어져 있다. 그래서 작은 면적을 차지하면서도 대용량의 정보저장 기능을 가지게 하는 것과 아울러 그 동작 속도의 개선 및 불필요한 소비전력을 감소시키고자 하는 문제가 개발의 관심이 되고 있다.
특히, 상기 정보를 감지하는 부분, 즉 센스 앰프는 선택된 메모리 셀에서 독출된 정보를 전압자로써 충분히 증폭하여 데이타 출력버퍼로 보내는 기능을 가진다. 따라서 이 센스 앰프가 얼마나 최적 시간내에서 적절하게 동작하느냐에 따라서 전체적인 메모리 장치의 동작 효율이 결정된다고 할 수 있다.
제 1 도는 일반적인 반도체 메모리 장치의 구성을 개략적으로 보인 블럭도이다. 제 1 도의 메모리 장치에서, 어드레스 버퍼(200)를 통하여 CMOS레벨(하이상태 : 5V, 로우상태 0V)로 변환된 어드레스 신호가 로우 및 컬림디코더(300)(400)로 공급된다. 로우 및 컬럼디코더(300)(400)에 의해 메모리 셀 어레이(100)내의 메모리 셀이 선택된다. 선택된 메모리 셀로부터 데이타가 읽혀져 나오면, 이는 센스 앰프회로(600), 데이타 래치회로(700)를 데이타 출력 버퍼(800)를 거쳐 I/O패드(900)에서 출력된다.
이때 상기 어드레스 버퍼(200)의 신호를 입력하는 ATD회로(address Transition Detector)(500)는 어드레스 신호가 변환(transition)할 때 이를 감지하는 신호를 출력하여 상기 센스 앰프회로(600) 및 데이타 래치회로(700)의 입출력을 제어한다. 제 1 도에서 상기 ATD회로(500)의 출력신호 즉, 어드레스 변환 감지 신호를 이용하여 센스 앰프회로(600)와 데이타 래치회로(700) 사이의 신호선로를 제어하는 종래의 방법이 제 2 도에 도시되어 있다.
제 2 도에 도시된 바와 같이 센스 앰프회로(600)와 데이타 래치회로(700) 사이의 한쌍의 데이타 선호(61)(62)상에는 각각 피모오스형으로 된 전달트랜지스터(63)(64)가 설계되어 있다. 상기 전달트랜지스터(63)(64)의 게이트는 ATD회로(500)의 출력신호에 연결되어 있다.
상기와 같이 ATD회로(500)를 이용한 단순한 센스 앰프호로(600)의 출력을 제어하는 종래의 방법에 있어서는 다음과 같은 두가지 문제점이 있다.
첫째, 센스 앰프가 출력을 내보낸 후, 아직 인에이블되어 있는 상태에서 데이타가 I/O패드(900)를 통하여 칩 외부로 나갈 때, 상기 I/O패드에서의 "로우"→"하이", 또는 "하이"→"로우"상태로의 전압스윙(voltage swing)에 의한 노이즈(noise)가 센스 앰프 영향을 끼치게 된다는 점이다.
둘째, 센스 앰프가 출력을 내보낸 후 상기 ATD 신호등에 의해 상기 센스 앰프를 디스에이블시키는 경우에는, 센스 앰프의 출력이 나온 이후부터 ATD 신호에 의해 디스에이블되는 시점까지 센스 앰프는 액티브 상태에 있기 때문에 이 기간 동안의 동작 소비전류를 줄이는데에 한계가 있다.
결과적으로, 센스 앰프는 센스 앰프로부터 출력이 나가는 시점과 I/O패드에서 데이타가 최종적으로 독출되는 시점이 적절하게 분리되어야만, I/O패드로 부터 센스 앰프에 유기되는 노이즈와 센스 앰프 동작시의 소비전류가 감소될 수 있는 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 반도체 메모리 장치에서 입출력 패드로부터 유기되는 노이즈에 둔감하도록 센스 앰프의 출력을 조정하는 회로를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 동작시의 소비전류를 최소로 할 수 있도록 센스 앰프의 출력을 제오하는 회로를 제공함에 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선택된 메모리 셀로부터 독출된 데이타를 감지증폭하여 출력하기 위한 센스 앰프회로와 입출력 패드와 연결된 데이타 래치신호를 구비한 반도체 메모리 장치에 있어서, 상기 센스 앰프회로로부터 출력되는 한쌍의 데이타의 상태를 감지하는 센스 앰프 출력상태 감지수단과, 어드레스 변환을 감지하는 신호와 상기 센스 앰프 출력상태 감지수단의 출력을 입력하여 소정의 제어신호를 발생하는 제어신호 발생수단과, 상기 센스 앰프회로와 데이타 래치회로 사이에 연결되고 상기 제어신호 발생수단의 출력에 응답하는 전달수단으로 구성한다.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제 3 도는 본 발명에 따른 센스 앰프 출력제어 회로(610)의 일실시예를 보여주는 회로도이다.
제 3 도에서 상기 제 1 도 또는 제 2 도의 구성과 동일한 부분에 대하여는 동일 부호를 사용하고 있음을 유의하기 바란다. 제 3 도에서는 도시된 바와 같이 센스 앰프회로(600)와 데이타 래치회로(700) 사이에 센스앰프 출력제어 회로(610)가 설계되어 있다.
상기 출력제어 회로(610)에서, 데이타 선로쌍(601)(602) 사이에는 데이타 선로의 등화를 위한 피모오스 트랜지스터(620)가 연결되어 있고, 그 게이트에는 데이타 라인 등화신호(603)가 인가된다. 상기 데이타 라인 등화신호(603)는 일반적인 반도체 메모리 장치에서 사용하는 신호를 사용할 수 있다. 각 데이타 선로(601) 및 (602)에는 인버터(630) 및 (640)와 피모오스로 된 전달 트랜지스터(650) 및 (660)이 위치하여, 데이타 래치회로(700)와 센스 앰프회로(600)를 연결시키고 있다.
상기 데이타 선로쌍(601)(602)에 각각 있는 제 1 접속 노드(605)와 제 2 접속노드(606)를 입력단으로 하는 센스 앰프 출력상태 감지용의 익스클루시브 노아(XNOR)게이트(670)와, 상기 XNOR게이트(670)의 출력(607)와 ATD 신호를 입력으로 하는 NOR게이트(680)가 상기 인버터(630)(640)와 전달트랜지스터(650)(660) 사이에 설계되어 있다. 상기 NOR게이트(680)의 출력(608)은 센스 앰프회로(600)와 상기 전달트랜지스터(650)(660)의 게이트로 공급된다.
제 4a 도는 상기 제 3 도에 도시된 XNOR게이트(670)의 내부회로도이며, 제 4b 도는 그에 따른 진리표이다.
XNOR게이트는 제 4a 도의 회로동작으로 부터 알 수 있는 바와같이 두개의 입력(605)(606)이 모두 "0"상태 또는 "1"상태일 경우에 트랜스미션 세이트(673) 또는 (674)가 교대로 동작하여 항상 "1"을 출력하고, 상기 입력(605)(606)이 서로 다른 논리상태를 가지는 경우에만 "0"을 출력하는 동작을 한다.
제 5 도는 본 발명에 따른 센스 앰프 출력제어 동작을 보여주는 타이밍도이다. 제 5 도의 타이밍도에서 참조문자 (A)는 센스 앰프회로(600)의 출력에 연결된 데이타 선로(601)(602)의 전위상태를 나타내며, (B)는 데이타 선로 등화신호(603)를, (C)는 제1 또는 제 2 접속노드(605,606)의 전위상태를 나타내며, (D)는 XNOR게이트(670)의 출력전위를, (E)는 NOR게이트(680)의 출력전위를 나타내며, (F)는 ATD신호(604)의 레벨을 각각 나타낸다.
그러면 상기 제 5 도의 동작 타이밍도에 따른 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다. 먼제 제 3 도의 회로에서 데이터 선로 등화신호(603)는 ATD신호(604)와 마찬가지로 ATD회로(도시되지 않음)에서 어드레스신호가 변환할 때 인에이블되는 신호임을 알아두기 바란다. 또한 상기 센스 앰프회로(600)와 전달트랜지스터(650)(660)는 NOR게이트(680)의 출력(608)(E)이 "로우"상태일 때 공히 인에이블 된다.
먼저, 데이타 선로 등화신호(603)(B)가 "로우"상태로 되면 등호용 피모오스 트랜지스터(620)가 도통하여 데이타 선로쌍(601)(602)은 (1/2) Vcc레벨로 등화(equalization)된다. 이 데이타 선로 등화신호(603)(B)는 어드레스 신호가 변환함에 의해 논리상태가 바뀌는 신호에 센스 앰프회로(600)의 출력이 어드레스 신호의 변환에 의해 선택된 메모리 셀로부터 나타난 전압을 감지증폭하는 신호이므로, 1회의 데이타 감지 증폭된 출력신호가 나온 후 계속되는 동작을 위하여 상기 센스 앰프회로(600)의 출력이 되는 데이타 선로(601)(602)(A)를 등화시켜두는 것이다. 이러한 동작 상태는 일반적인 메모리 장치에서 사용하는 방식임을 알아두기 바란다.
상기 데이타 선로(A)가 (1/2) Vcc레벨로 등화되면 인버터(630)(640)를 통과한 신호, 즉 제 1 접속노드(605) 및 제 2 접속노드(606) (C)는 정형된 "로우"상태가 된다. 이는 상기 인버터(630)(640)가 (1/2) Vcc레벨에 대하여 "하이"상태의 입력트립 레벨을 가지기 때문임을 알 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 접속노드(605)(606)의 전위가 "로우"상태이면 XNOR게이트(670)의 출력(607) (D)은 제 4 도의 (a) 또는 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이 "하이"상태가 된다. 그러면 NOR게이트(680)는 "로우"상태의 출력(E)를 발생하여 센스 앰프회로(600) 및 전달트랜지스터(650)(660)의 게이트로 인가한다. "로우"상태의 NOR게이트(680)의 출력(E)에 의해 센스 앰프회로(600)는 인에이블되어 데이타 감지증폭 동작을 하고, 상기 전달트랜지스터(650)(660)는 센스 앰프회로(600)와 데이타 래치회로(700)를 연결시킨다. 즉, 이때에는 센스 앰프회로(600)의 출력이 되는 데이타 선로(601)(602)(A)가 등화되어 있는 상태이고 이는 데이타 래치회로(700)의 출력단의 상태를 플로팅 상태로 두기 때문에 이 기간중 센스 앰프회로(600)가 내부에서 데이타 감지증폭 동작중이더라도 I/O패드등에서 유기되는 노이즈로부터 영향을 받지 않음을 알 수 있다.
그후, 센스 앰프회로(600)의 감지증폭 동작이 끝나고 출력이 되기 바로 전에, 상기 데이타 선로 등화신호(603) (B)가 "로우"상태로 되어 센스 앰프회로(600)의 출력이 상기 데이타 선로(601)(602) (A)상에서 유효한 전압신호로서 나타나게 된다. 인버터(630)(640)를 통과한 신호는 제1 및 제 2 전압노드(605)(606)(C)의 전위를 "하이" 및 "로우", 또는 "로우" 및 "하이"상태로 만든다. 그리하여 XNOR게이트(670)의 출력(607) (D)는 "로우"상태가 된다. 이때의 ATD신호(604) (F)는 "로우"상태이므로 NOR게이트(680)의 출력(608) (E)는 "하이"상태가 된다.
여기서 상기 ATD신호(604) (F)는 전술한 바와 같이 선택된 메모리 셀로부터 데이타를 읽어내기 위해 외부의 어드레스 신호가 변환할 때 이를 감지하여 발생되는 신호이므로, 상기 데이타 선로(A)에서 데이타 출력상태가 끝나기전과 또는 데이타가 출력되기 전의 소정시간 사이에만 "하이"상태로 디스에이블되어 있다.
결국, 상기 NOR게이트(680)의 출력(608)(E)이 "하이"상태이므로, 센스 앰프회로(600) 및 전달트랜지스터(650)(660)는 디스에이블 상태가 된다. 즉 상기 센스 앰프회로(600)에서 독출 데이타가 나오는 직후부터 센스 앰프회로(600)가 디스에이블 됨은 물론, 상기 전달트랜지스터(650)(660)의 턴오프에 의해 I/O패드등의 출력단으로 부터 완전히 차단되는 것이다. 그리고 상기 전달트랜지스터(650)(660)가 턴오프되더라도 독출 데이타는 데이타 래치회로(700)에 이에 기억되어 있는 상태이다.
한편 ATD신호(604) (F)는 독촉 싸이클에서 어드레스 신호가 변환하면 "하이"상태를 일정기간 유지하게 되는데, 이것에 의해 NOR게이트(680)의 출력(608)(E)이 항상 "로우"상태가 된다. 이는 센스 앰프회로(600)의 출력이 유효한 독출 데이타가 됨에 의해 출력데이타 감지용인 XNOR게이트(670)의 출력(607) (D)이 나올때까지만 영향을 끼치도록 하고, 상기 XNOR게이트(670)의 출력(607) (D)이 센스 앰프의 유효한 출력 데이타를 감지한 시점에서는 이에 따라 NOR게이트(680)의 출력(608)(E)이 결정되도록 함으로써, 적절한 센스 앰프회로(600)의 출력을 제어하도록 하기 위함이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 센스 앰프회로의 유효한 출력데이타가 발생시에 이 출력데이타의 상태를 감지하여, 상기 센스 앰프회로를 디스에이블시키고 I/O패드등의 최종출력단으로부터 상기 센스 앰프회로의 출력단을 격리시킴으로써, 센스 앰프회로의 불필요한 동작 소비전류와 I/O패드등으로부터 유기되는 노이즈에 의한 영향을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 선택된 메모리 셀로부터 독출된 데이타를 감지증폭하여 출력하기 위한 센스 앰프회로와 입출력 패드와 연결된 데이타 래치회로를 구비한 반도체 메모리 장치에 있어서, 상기 센스 앰프회로로부터 출력되는 한쌍의 데이타의 상태를 감지하는 센스 앰프 출력상태 감지수단(670)와, 어드레스 변환을 감지하는 신호와 상기 센스 앰프 출력상태 감지수단(670)의 출력을 입력하여 소정의 제어신호(608)를 발생하는 제어신호 발생수단(680)과, 상기 센스 앰프회로와 데이타 래치회로 사이에 연결되고 상기 제어신호 발생수단(680)의 출력에 응답하는 전달수단(650)(660)으로 구성하여, 상기 제어신호 발생수단(680)의 출력이 상기 센스 앰프회로로 되먹임 됨을 특징으로 하는 센스 앰프 출력 제어회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센스 앰프 출력상태 감지수단(670)은 상기 센스 앰프회로의 출력 데이타쌍이 서로 반대의 논리상태를 가지는 경우에 상기 센스 앰프회로 및 전달수단(650)(660)을 동시에 디스에이블시킬 수 있는 신호를 출력함을 특징으로 하는 센스 앰프출력 제어회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센스 앰프 출력상태 감지수단(670)이 상기 한쌍의 데이타를 입력하는 익스클루시브 노아게이트로 이루어짐을 특징으로 하는 센스 앰프출력 제어회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어신호 발생수단(680)이 상기 센스 앰프 출력상태 감지수단(670)의 출력과 어드레스 변환을 감지하는 신호를 입력하는 노아게이트로 이루어짐을 특징으로 하는 센스 앰프출력 제어회로.
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